Методические указания по дисциплине Механика жидкости и газа для студентов заочной формы обучения специальности 1-70 02 01 Промышленное и гражданское строительство и 1-70 01 01 Производство строительных изделий и конструкций
.pdf
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
R, м |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
2,25 |
2,0 |
1,75 |
1,5 |
1,75 |
2,25 |
2,5 |
l, м |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
2,5 |
2,0 |
2,5 |
2,0 |
Н, м |
4,0 |
3,5 |
3,75 |
3,5 |
4,0 |
3,75 |
4,5 |
4,25 |
4,25 |
4,5 |
Рм, кПа |
20,0 |
19,0 |
18,0 |
17,0 |
16,0 |
15,0 |
16,0 |
17,0 |
18,0 |
19,0 |
З а д а ч а 3.10
Насос забирает из водоема воду с температурой 20 С в количестве Q. Определить максимальную высоту всасывания hвс, если давление перед насосом Р2. На всасывающей чугунной трубе диаметром d и длиной l имеется заборная сетка, осуществляется плавный поворот радиусом R = 0,5 м и регулируемая задвижка, открытая на 45% площади проходного сечения (рис. 3.10).
|
|
|
|
Рис. 3.10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Q, л/с |
40 |
45 |
50 |
35 |
30 |
30 |
50 |
45 |
35 |
40 |
Р2, кПа |
30,0 |
20,0 |
35,0 |
37,5 |
40,0 |
37,5 |
40,0 |
35,0 |
25,0 |
20,0 |
d, м |
0,3 |
0,35 |
0,25 |
0,275 |
0,4 |
0,4 |
0,35 |
0,3 |
0,35 |
0,275 |
l, м |
20,0 |
25,0 |
30,0 |
35,0 |
40,0 |
40,0 |
35,0 |
30,0 |
25,0 |
20,0 |
31
З а д а ч а 3.11
Из открытого резервуара А по трубопроводу, состоящему из двух последовательно соединенных труб, изготовленных из стали,
вода при t = 20 С течет в резервуар Б. Разность уровней в резервуарах Н. Длина труб l1, l2, а их диаметры d1, d2. Определить расход жидкости Q, протекающей по трубопроводам 1 и 2 (рис. 3.11).
|
|
|
|
Рис. 3.11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Н, м |
5 |
5,5 |
6,0 |
6,5 |
7,0 |
7,0 |
6,5 |
6,0 |
5,5 |
5,0 |
d1, мм |
70 |
75 |
100 |
125 |
150 |
125 |
100 |
70 |
75 |
50 |
d2, мм |
100 |
100 |
125 |
75 |
70 |
75 |
75 |
100 |
50 |
100 |
l1, м |
15 |
20 |
17 |
18 |
25 |
25 |
20 |
15 |
17 |
18 |
l2, м |
12 |
15 |
20 |
20 |
15 |
17 |
17 |
25 |
12 |
25 |
З а д а ч а 3.12
Насос с подачей Q забирает воду из колодца, сообщаемого с водоемом чугунной трубой диаметром d и длиной l. Температура воды t = 20 С. Определить разность уровней Н (рис. 3.12).
32
|
|
|
|
Рис. 3.12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Q, м3/c |
0,015 |
0,017 |
0,01 |
0,012 |
0,02 |
0,015 |
0,017 |
0,010 |
0,012 |
0,020 |
d, мм |
150 |
200 |
250 |
175 |
225 |
200 |
250 |
175 |
225 |
150 |
l, м |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
90 |
80 |
70 |
60 |
50 |
З а д а ч а 3.13
Определить расход Qтр воды для данной схемы длин труб при
следующих данных: H, l1, l2, l3, d1, d2, d3, Qс. Трубы принять в нормальных расчетных условиях (рис. 3.13).
Рис. 3.13
33
№ варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Н, м |
50 |
45 |
40 |
35 |
30 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
d1, мм |
150 |
175 |
200 |
250 |
225 |
200 |
150 |
175 |
225 |
200 |
d2, мм |
175 |
150 |
225 |
200 |
250 |
175 |
200 |
225 |
250 |
150 |
d3, мм |
200 |
200 |
175 |
175 |
150 |
250 |
225 |
200 |
175 |
225 |
l1, м |
50 |
45 |
40 |
35 |
30 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
l2, м |
250 |
250 |
200 |
200 |
300 |
300 |
250 |
250 |
300 |
300 |
L3, м |
150 |
150 |
200 |
300 |
200 |
250 |
250 |
300 |
300 |
250 |
Qс, л/с |
50 |
40 |
10 |
20 |
30 |
50 |
45 |
35 |
25 |
15 |
З а д а ч а 3.14
Определить расход керосина Q, протекающего по трубопроводу в пункты 1 и 2, если напор Н в резервуаре А постоянный. Длины отдельных частей трубопровода соответственно равны l = l1, l2, диаметры d1 = d2, d. Местные потери напора в расчетах не учитывать
(рис. 3.14).
Рис. 3.14
№ варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н, м |
8,5 |
9,0 |
9,5 |
10,0 |
10,5 |
10,0 |
9,5 |
9,0 |
8,5 |
8,0 |
l = l1, м |
8,0 |
9,0 |
10,0 |
11,0 |
12,0 |
12,0 |
11,0 |
10,0 |
9,0 |
10,0 |
l2, м |
7,0 |
8,0 |
9,0 |
10,0 |
11,0 |
12,0 |
8,0 |
11,0 |
10,0 |
12,0 |
d1= d2, мм |
50 |
50 |
60 |
75 |
100 |
100 |
75 |
60 |
60 |
50 |
d, мм |
60 |
75 |
50 |
60 |
75 |
125 |
100 |
75 |
50 |
100 |
34
З а д а ч а 3.15
Водопровод, питаемый от водонапорной башни, имеет участок АВ с непрерывной раздачей по пути (q = 0,2 л/с на 1 пог.м). Расход в конце водопровода Qтр. Определить напор у башни Н, если длины участков l1, l2, l3; диаметры d1, d2, d3 (рис. 3.15).
Рис. 3.15
№ варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qтр, л/с |
30 |
25 |
35 |
20 |
40 |
45 |
50 |
35 |
30 |
25 |
d1, мм |
250 |
200 |
225 |
175 |
150 |
150 |
175 |
200 |
225 |
250 |
d2, мм |
200 |
250 |
200 |
150 |
200 |
100 |
200 |
250 |
200 |
225 |
d3, мм |
150 |
150 |
175 |
200 |
250 |
250 |
250 |
175 |
175 |
200 |
l1, м |
350 |
150 |
250 |
200 |
300 |
200 |
150 |
150 |
250 |
300 |
l2, м |
250 |
250 |
150 |
300 |
200 |
100 |
200 |
250 |
300 |
250 |
l3, м |
150 |
350 |
200 |
100 |
100 |
300 |
300 |
350 |
200 |
200 |
З а д а ч а 3.16
Определить напор Н2, при котором струя, вытекающая из нижнего отверстия (рис. 3.16), падает на пол в ту же точку, что и струя, вытекающая из верхнего отверстия. Высота расположения уровня воды в баке Н, напор над центром верхнего отверстия Н1.
35
|
|
|
|
Рис. 3.16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Н, м |
2,5 |
3,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
4,0 |
3,0 |
4,0 |
4,5 |
Н1, м |
1,0 |
1,0 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
2,0 |
2,0 |
1,5 |
2,0 |
З а д а ч а 3.17
Определить время t полного опорожнения цилиндрического резервуара с бензином. Диаметр резервуара D. Высота столба бензина в резервуаре Н. Диаметр отверстия d (рис. 3.17).
|
|
|
|
Рис. 3.17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
D, м |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
2,25 |
2,75 |
3,0 |
2,75 |
2,5 |
2,25 |
2,0 |
Н, м |
3,5 |
3,75 |
4,0 |
4,25 |
4,5 |
3,5 |
3,75 |
4,0 |
3,25 |
4,5 |
d, см |
10 |
20 |
15 |
25 |
30 |
10 |
20 |
15 |
25 |
30 |
36
З а д а ч а 3.18
Приток воды через кран в цилиндрический сосуд диаметром D равен оттоку через отверстие в боковой стенке сосуда при напоре Н (рис. 3.18). После того как приток воды прекратился, сосуд за время t опорожнился до уровня отверстия. Определить диаметр отверстия и расход воды Q, поступавший в сосуд через кран.
|
|
|
|
Рис. 3.18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
D, мм |
1150 |
1200 |
1300 |
1400 |
1500 |
1300 |
1400 |
1200 |
1100 |
1000 |
Н, м |
1,0 |
1,5 |
1,7 |
2,0 |
2,5 |
1,0 |
1,5 |
1,7 |
2,0 |
2,5 |
t, с |
170 |
120 |
140 |
130 |
150 |
150 |
140 |
120 |
170 |
130 |
З а д а ч а 3.19
Плоская пластинка с размерами А и В (размер, перпендикулярный чертежу) и абсолютной эквивалентной шероховатостью kэ обдувается в ребро потоком воздуха со скоростью υ. Температура воз-
духа 15 С. Определить силу трения воздуха о пластинку.
№ варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
А, м |
1,0 |
1,5 |
1,25 |
1,75 |
2,0 |
1,0 |
1,5 |
1,25 |
1,75 |
2,0 |
В, м |
3,0 |
2,5 |
2,75 |
3,0 |
2,75 |
2,5 |
3,0 |
3,25 |
3,5 |
2,5 |
kэ, см |
0,2 |
0,1 |
0,3 |
0,2 |
0,1 |
0,3 |
0,1 |
0,3 |
0,2 |
0,4 |
υ, м/с |
60,0 |
50,0 |
40,0 |
30,0 |
70,0 |
55,0 |
65,0 |
45,0 |
35,0 |
70,0 |
37
З а д а ч а 3.20
Определить силу гидродинамического давления воды в реке на бык моста, если глубина воды перед быком Н, средняя скорость течения воды υ. Ширина быка b, длина его l. Бык имеет обтекаемую форму.
№ варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Н, м |
4,5 |
4,0 |
5,5 |
4,25 |
4,0 |
5,0 |
5,25 |
5,5 |
4,25 |
5,6 |
l, м |
12,0 |
13,0 |
14,0 15,0 16,0 11,0 10,0 14,0 15,0 13,0 |
|||||||
b, м |
2,0 |
2,2 |
2,5 |
2,7 |
3,0 |
2,7 |
2,5 |
2,2 |
3,0 |
2,0 |
υ, м/с |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
З а д а ч а 3.21
Определить скорость витания в воздухе ω частицы, имеющей форму шара, если диаметр частицы d, плотность материала частицы ρт.в., температура воздуха 100С.
№ варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
d, мм |
1,0 |
2,0 |
1,5 |
2,5 |
0,5 |
3,0 |
4,0 |
2,5 |
1,5 |
2,0 |
ρт.в, кг/м3 |
600 |
700 |
650 |
750 |
800 |
850 |
800 |
600 |
750 |
700 |
З а д а ч а 3.22
Водопроводный ожелезненный канал прямоугольного сечения имеет ширину b и уклон дна i. Какой он пропустит расход Q при наполнении h?
№ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вари- |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
анта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b, м |
2,0 |
1,5 |
1,0 |
2,5 |
3,0 |
3,0 |
2,5 |
2,0 |
1,5 |
1,0 |
h, м |
1,5 |
1,0 |
1,3 |
1,7 |
2,0 |
2,5 |
2,0 |
1,5 |
1,0 |
1,7 |
i |
0,0001 |
0,0002 |
0,0003 |
0,0004 |
0,0005 |
0,0001 |
0,0002 |
0,0003 |
0,0004 |
0,0005 |
З а д а ч а 3.23
Треугольный лоток с углом при вершине 900, выполненный из бетонных ожелезненных плит, отводит воду от насоса, откачивающего
38
грунтовую воду из траншеи. Определить приток грунтовой воды на 1 м траншеи, если ее длина l, наполнение лотка h, уклон лотка i.
№ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ва- |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
риан |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l, там |
14 |
15 |
20 |
25 |
10 |
14 |
17 |
20 |
10 |
25 |
h, м |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
0,2 |
0,15 |
0,15 |
0,25 |
0,2 |
0,15 |
i |
0,0002 |
0,0003 |
0,0001 |
0,00015 |
0,00025 |
0,0002 |
0,0001 |
0,00015 |
0,00025 |
0,0002 |
З а д а ч а 3.24
Определить уклон i канализационного железобетонного трубопро-
вода диаметром d для пропуска расхода Q при наполнении а |
h |
. |
|||||||||
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
d, мм |
900 |
800 |
1000 |
1200 |
1300 |
1400 |
800 |
900 |
1000 |
1200 |
|
Q, м3/c |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,2 |
0,8 |
0,9 |
0,7 |
0,6 |
|
a |
0,7 |
0,6 |
0,8 |
0,9 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,6 |
0,7 |
0,75 |
|
З а д а ч а 3.25
Определить величину притока грунтовых вод к водозаборной галерее на ее длине l, если глубина воды в галерее h, мощность водоносного пласта Н, коэффициент фильтрации грунта К. Галерея заложена на водоупоре в супесчаных грунтах.
№ ва- |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
рианта |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
l, м |
300 |
350 |
200 |
250 |
400 |
450 |
300 |
350 |
200 |
250 |
|
h, м |
1,0 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,4 |
1,3 |
1,2 |
1,0 |
1,5 |
|
H, м |
6,0 |
6,5 |
7,0 |
7,5 |
6,0 |
6,5 |
7,0 |
7,5 |
6,5 |
6,0 |
|
К, см/с |
0,007 |
0,008 |
0,006 |
0,005 |
0,004 |
0,003 |
0,0075 |
0,0065 |
0,0055 |
0,0045 |
З а д а ч а 3.26
Определить фильтрационный расход воды Q, поступающей при откачке в грунтовый колодец радиусом r, если естественная глубина грунтового потока H, глубина воды в колодце h, радиус влияния колодца R, коэффициент фильтрации грунта K.
39
№ ва- |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
рианта |
||||||||||
Н, м |
10,0 |
12,0 |
13,0 |
11,0 |
14,0 |
15,0 |
14,0 |
12,0 |
13,0 |
11,0 |
h, м |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
5,5 |
6,5 |
7,5 |
7,0 |
6,0 |
6,5 |
R, м |
300 |
350 |
400 |
250 |
300 |
350 |
400 |
300 |
350 |
300 |
К, см/с |
0,003 |
0,002 |
0,001 |
0,002 |
0,003 |
0,0025 |
0,0015 |
0,0035 |
0,003 |
0,002 |
r, м |
1,0 |
1,2 |
1,3 |
0,9 |
1,1 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
0,9 |
1,0 |
З а д а ч а 3.27
Для понижения уровня грунтовых вод в котловане а х в глубиной h предполагается установить n иглофильтров. Определить общий расход воды в коллекторе, если мощность водоносного пласта Н0, коэффициент фильтрации К (см. [6]).
№ ва- |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
рианта |
||||||||||
а, м |
45 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
80 |
70 |
60 |
50 |
в, м |
100 |
90 |
120 |
140 |
160 |
180 |
160 |
140 |
100 |
120 |
h, м |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
2,5 |
4,5 |
4,5 |
4,0 |
3,5 |
3,0 |
2,5 |
N |
20 |
30 |
25 |
35 |
40 |
40 |
35 |
25 |
30 |
20 |
Н0 |
7,0 |
7,5 |
8,0 |
6,0 |
8,0 |
8,0 |
8,0 |
6,5 |
7,0 |
7,5 |
К, см/с |
0,002 |
0,001 |
0,0025 |
0,0015 |
0,003 |
0,002 |
0,003 |
0,001 |
0,0015 |
0,0025 |
З а д а ч а 3.28
Найти потери давления на трение в бетонной трубе диаметром d (эквивалентная шероховатость э), если по ней транспортируется воздух с расходом Q, плотность ρ = 1,2 кг/м3 и кинематической вяз-
костью ν = 15,7 10-6 м2/с. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
d, м |
1,0 |
1,2 |
0,8 |
0,9 |
1,1 |
1,3 |
1,4 |
1,25 |
1,15 |
1,35 |
э, мм |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,5 |
0,7 |
0,3 |
0,2 |
0,1 |
Q, м3/c |
10,0 |
12,0 |
13,0 |
14,0 |
15,0 |
10,0 |
11,0 |
12,0 |
13,0 |
14,0 |
40
